聚脲防水层施工工法.doc

聚脲防水层施工工法

16
2020年4月19日
文档仅供参考，不当之处，请联系改正。
高速铁路桥梁混凝土桥面喷涂聚脲防水层施工工法

中铁十九局集团有限公司
闵树梁 曲久彬 刁金昌 张兴春 刘旭峰

1、前言
中铁十九局集团第一工程有限公司在京沪高速铁路天津特大桥的施工中，根据客运专线桥面防水体系设计文件及施工技术要求，采用喷涂聚脲防水材料进行防水体系的施工，针对这项新工艺和新材料，我们经过多次技术论证和方案比较，突破中国铁路桥梁混凝土桥面聚脲防水层施工的现有模式，经过采用抛丸机进行基面处理、选用环氧类底涂、两次喷涂（纯）聚脲材料等综合施工工艺完成了京沪高速铁路天津特大桥防水体系的施工。该项喷涂聚脲防水层施工技术在中国铁建总公司组织的工法关键技术评审会上经过专家组的鉴定，鉴定结果认定该技术获得了较好的经济和社会效益，对同类工程具有借鉴意义，该成果达到国内先进水平。将此项施工技术进行总结，经整理形成工法。
2、工法特点
2.1 经过抛丸提前暴露桥面混凝土缺陷，同时达到梁面迎水面的宏观纹理和微观纹理要求，使之适合各种防水涂装、铺装工艺。
2.2 经过环氧类底涂来粘结混凝土基层与聚脲涂层，而且利用底涂良好的渗透力能够封闭混凝土基层的水分、气孔以及修正基层表面的微小缺陷，减少聚脲涂层喷涂后出现的针孔现象。
2.3 经过两次喷涂（纯）聚脲防水涂料，彻底的去除防水层的针孔现象，保证防水层的使用质量。
2.4 经过在聚脲防水涂料暴露部位的表面喷涂脂肪族聚氨酯面层，起到耐磨、装饰、防变色、防紫外线老化、防粉化，防护聚脲防水层的作用。
2.5 采用本综合施工工艺具有技术可靠、经济合理、操作简便，劳动强度低、施工安全可靠、工后污染小、对环境影响较小等优点。
2.6 喷涂聚脲防水层使用年限符合与无砟结构相同寿命（使用年限60年）的要求，由于其高寿命的特点避免了多次重复喷涂、修补，符合节能要求。
3、适用范围
本工艺适用于高速铁路及客运专线桥梁混凝土桥面防水体系的施工。
4、工艺原理
4.1 采用抛丸暴露桥面混凝土缺陷，同时达到梁面迎水面的宏观纹理和微观纹理要求，减少桥对各种防水涂装、铺装工艺的影响。
4.2 采用底涂来粘结混凝土基层与聚脲涂层，利用其良好的渗透力封闭混凝土基层的水分、气孔以及修正基层表面的微小缺陷，减少聚脲涂层喷涂后出现的针孔现象，同时能够保证混凝土基层及聚脲涂层有很好的粘结作用。
4.3 采用（纯）聚脲防水涂料两次喷涂，第一次薄涂，可充分暴露缺陷及孔洞，使用专用慢反应聚脲进行修补及堵漏，彻底的去除防水层因混凝土梁面缺陷及孔洞引起的针孔现象，保证防水层的使用质量。
4.4京沪高速铁路要求防水层使用60年以上，由于聚脲防水涂料具有易老化、易变色的缺陷，因此采用抗老化、抗腐蚀等性能较好的脂肪族聚氨酯面层喷涂在聚脲防水涂料暴露部位的表面，解决聚脲防水涂料易老化、易变色的缺陷。
5、施工工艺流程及操作要点
5.1 施工工艺流程
见图5.1-1《施工工艺流程图》
施工准备
基面处理
验收
修补
不合格
底涂
验收
修补
不合格
喷涂聚脲防水涂料（两遍）

验收
修补
不合格
施工脂肪族聚氨酯面层
验收、施工结束

合格
合格
合格

图5.1-1 施工工艺流程图
5.2 施工操作要点
5.2.1基面处理施工及修补
1、试抛：经过试抛来确定抛丸机的丸料规格、走行速度和丸料流量。
2、抛丸吸尘器中收集的杂质和灰尘需集中处理，不得随意倾倒。
3、抛丸粗糙度要达到有效创面大于95%，粗糙度SP3--SP4。
4、抛丸处理不到的区域，使用角磨机处理，应注意不得产生打磨划痕，打磨完毕后注意收集灰尘，保证梁面干燥清洁。
5、基面清洁：利用吸尘器将梁端凹台处的灰尘和杂物清理干净。
6、缺陷修补处理：利用刮板、刮刀对残余孔洞、凹坑补填环氧修补材料。
7、（基层处理剂）底涂施工
底涂是涂装在混凝土表面，起到封闭针孔、排除气体、增加聚脲与基层附着力的一种涂层材料。底涂是用来粘结混凝土基层与聚脲涂层，应有良好的渗透力能够封闭混凝土基层的水分、气孔以及修正基层表面的微小缺陷；同时能够与混凝土基层及聚脲涂层有很好的粘结作用。
利用短毛滚刷、细齿大刮板、除泡滚涂刷无溶剂环氧型底涂。要求涂刷均匀，无漏涂和明显缺陷。
基层处理完毕并检查合格后，进行第一遍底涂施工。采用低粘度专用底涂料辊涂或刷涂（细部），不漏涂、不堆积。
基层缺陷检查和修补：
检查：第一遍底涂干燥后（约4小时），基层仍存在的洞眼、针孔处眼观会比平整处颜色发暗黑。
对洞眼处进行修补，必须仔细检查，做到无洞眼、针孔。
如有必要进行第二遍底涂施工。
在缺陷修补完成并干燥后进行第二遍底涂施工，大面辊涂，细部刷涂。
二次底涂完成后，进行仔细质量检查，重点依然是洞眼，如有用修补腻子赌严，合格并验收方可进行喷涂施工。
5.2.2喷涂（纯）聚脲弹性防水涂料
喷涂过程是控制材料成膜质量的关键，不但要求使用良好成熟的喷涂设备，更重要的是施工人员对各种材料的熟知及了解。要抓好过程控制，聚脲施工喷涂容易修复难，一旦返工损失将无法计算。
去除针孔：第一遍喷涂应采用薄喷！并使用专用慢反应聚脲修补料逐一堵孔，因为这是除去针孔的最后一次机会。对于针孔要在喷涂之后马上检查，使用专用慢反应聚脲进行修补及堵孔，在确认无任何问题时方可进行下道喷涂。
1、喷涂(纯)聚脲防水涂料施工时，环境温度在10-35℃且相对湿度在75%以下。
2、喷涂施工前检查基层处理状况及设备状况，确认达到施工要求方可施工。
3、基层处理剂（底涂）施工后，喷涂（纯）聚脲的时间间隔不应超过生产厂商的规定，否则应重新施工基层处理剂。
4、喷涂施工前检查A、B两组份物料是否正常，B料应充分搅拌，严禁向涂料中添加稀释剂。
5、每工作日正式喷涂前应先进行试喷涂一块500mm×500mm（厚2mm）的试块，由施工技术主管现场进行质量评价，当试喷的涂层质量达到要求后，固定工艺参数，方可正式进行喷涂施工。
6、喷涂（纯）聚脲防水涂料，应根据施工可操作性、施工时间情况确定喷涂方式，即：机械喷涂或人工喷涂。一般原则为：以机械喷涂为主，以人工喷涂为辅，大面积喷涂时，宜采用机械喷涂方式；边角部位宜采用人工喷涂，如采用人工喷涂施工，喷枪宜垂直于待喷基层，距离要适中，移动速度要均匀；喷涂顺序为先难后易、先上后下，宜连续作业，一次多遍、纵横交叉喷涂至设计要求；（泄水孔、侧向挡块及剪力齿槽部位要做好节点处理，并预先做好盖板）。
7、对于桥面喷涂聚脲防水层两次施工间隔在3小时以上，需搭接连结成一体的部位，第一次施工应预留出15～20cm操作面同后续防水层进行可靠的搭接；施工后续防水层前，应对已施工的防水层边缘20cm宽度内的涂层表面进行清洁处理，保证原有防水层表面清洁、干燥、无油污及其它污染物；采用专用粘结处理剂对原有防水层表面15cm范围内做预处理，在4～24小时之内喷涂后续防水层，后续防水层与原有防水层搭接宽度至少为10cm。
8、喷涂作业时，如发现异常情况，应立即停止作业，检查并排除故障后方可继续施工。
9、施工现场应有施工记录，内容包括：
施工时间、地点、工程项目；
环境温度、湿度、露点；
打开包装时A、B两份物料的状态；
喷涂作业时A、B两份物料的压力；
喷涂作业时A、B两份物料的温度；
材料、设备及施工的异常情况；
施工完成面积及各项材料使用量。
5.2.3脂肪族聚氨酯面层施工
京沪高铁要求防水层使用60年以上，芳香族聚脲易黄变、粉化和失色，不宜在轨道板以外的部位长期暴露使用。根据经验，芳香族聚脲表面能够使用脂肪族聚氨酯或其它耐候性面漆。根据性价比和京沪的实际情况，京沪高铁选用了脂肪族聚氨酯面层方案（中灰色）。
1、喷涂脂肪族聚氨酯面层可在喷涂最后一道（纯）聚脲弹性防水涂料后立即进行，以保证面层和聚脲防水层之间良好的粘结。如与（纯）聚脲弹性防水涂层喷涂时间间隔较短（≤3h），则应对图层接茬表面进行打磨、清理后直接进行二次喷涂脂肪族聚氨酯面层涂料，如果喷涂时间较长（＞3h），则应对涂层接茬表面进行打磨、清理后，然后涂刷层间搭接粘结剂，待表面干后再涂脂肪族聚氨酯面层涂料，应使涂层连续、致密、均匀；在桥面混凝土喷涂聚脲防水材料时应连续施工，在梁端处应施作收边处理，使用角磨机将聚脲喷涂层边缘修平。从而防止卷边现象发生。
2、脂肪族聚氨酯面层施工前，应对相应区域（纯）聚脲防水层表面进行清洁处理，保证（纯）聚脲防水层表面干燥、无灰尘、油污和其它污染物。脂肪族聚氨酯面层与（纯）聚脲防水层连接方案，也可根据现场粘结拉拔实验后确定。
3、脂肪族聚氨酯面层施工可采用喷涂或辊涂，边角沟槽以刷涂施工。
4、涂层完全固化前且在规定时间内，严禁人和车辆通行。
5.3 劳动组织
高速铁路桥梁混凝土桥面聚脲防水层施工每个工序各工种配备情况见表5.3-1《喷涂聚脲防水层施工劳动力组织表》
表5.3-1喷涂聚脲防水层施工劳动力组织表
喷涂聚脲防水层施工
队长
技术人员
安全员
抛丸人员
基面修补人员
底涂人员
聚脲施工人员
普工
2
4
2
4
20
25
10
10
6、材料与设备
由于考虑不同施工工艺要求配置相关机械，施工机械设备配备表见表6-1《主要机械设备配备表》。
表6-1主要机械设备配备表
序号
设备名称
型号规格
单位
数量
备注
1
抛丸机
BLASTRAC2-20DT
台
2

2
聚脲喷涂设备
E-xp2
台
2
美国固瑞克公司
3
自动喷涂车
8.8m
台
2

4
发电机
75KW
台
2

5
高压吹尘机
ST403A
台
2

6
角磨机
GWS 5-100
台
10

7
吸尘器

台
2
与抛丸机配套设备
7、质量控制
7.1 质量控制标准
严格按照科技基〖 〗117号《客运专线铁路桥梁混凝土桥面喷涂聚脲防水层暂行技术条件》进行施工。
7.2 质量控制措施
7.2.1加强原材料检查，特别是聚脲材料的A组分和B组分的成分及物理性能检验。
7.2.2加强喷涂聚脲防水涂料、修补腻子、底涂、搭接剂的进场经验。
7.2.3宜用自动喷涂设备进行喷涂，机械无法达到的部位用人工喷涂。
7.2.4特殊部位如防护墙、侧向挡块、泄水孔等做好收边处理。
7.2.5现场进行现场试膜实验、基层处理检验、底涂检验、厚度检验、粘结强度检测、不透水性检测、脂肪族聚氨酯面层检验、可行驶载重车时间检验。
7.2.6尽量避免冬季、雨季施工，确保基材干燥、洁净。
7.2.7风力超过三级时禁止施工，或采取必要的防护措施。
8、安全措施
8.1 执行标准
8.1.1严格执行国家有关安全的法律法规，安全生产责任制度、安全教育培训制度、安全防护制度、安全评比制度、机械设备安全管理制度。
8.1.2特殊工种严格执行《特种作业人员安全技术考核管理规则》（GB5306-85）。
8.2 安全措施
8.2.1在施工开始前应对各种机电设施进行全面安全检查。临时用电必须符合有关标准和当地供电局的有关安全运行规程，施工用电设施设专人管理，并经培训合格持证上岗。
8.2.2施工过程中必须穿好防护服、佩戴护目镜和防毒面具、塑胶手套、穿好安全鞋，做好各项安全防护措施。
8.2.3高铁桥梁防水层施工的作业面平均高度都在10米以上，最高可达到几十米，在无防护栏处施工时要系好安全带，随时注意风力的影响。喷涂区域内要设置挡板，防止飞溅。
8.2.4喷涂现场施工存在许多危害：喷涂开始时空压机噪音大，密闭部位施工注意防火防爆；进入施工现场要戴好安全帽。
8.2.5 杜绝火源：在室内喷涂以及室外的工作区域内必须做到严禁吸烟，禁止携带火种。严禁任意使用明火和易于燃烧的用具及装置。
8.2.6施工场所保证良好的通风，每次喷涂完毕都应采用特定的清洗剂对喷枪进行清洗。空气压缩机的安全阀不能随意调节，压力必须在允许范围内，停喷时应及时将安全阀锁住。在任何情况下，喷枪枪口都不能朝向人体！
9、环保、节能措施
9.1 执行标准
9.1.1严格遵守环境保护法及相关的法律、法规、规章制度。
9.1.2贯彻执行《环境管理体系-规范及使用指南》（GB/T24001-1996）
9.2 环保措施
9.2.1遵照国家环境保护政策和当地政府环保部门对本合同段环境保护的要求，制订本项目环境保护计划，并贯彻到整个施工活动中，严格执行环保的各项规定。
9.2.2聚脲防水层涂料本身是环保型涂料，不含有毒有害物质，不含任何挥发性有机小分子。喷涂完成后表面形成光滑致密的涂层，100%固含量，无挥发性有机物，不含任何溶剂，不污染环境，符合环保要求。
9.2.3在防水材料贮存、运输、施工过程中，应采取保护措施，严禁泄露，污染环境。
9.2.4施工中产生的灰渣应统一回收，定点投放，严禁随意乱倒。
9.2.5工地现场设置足够的临时卫生设施，做好施工现场的卫生管理工作，建筑生活垃圾要堆放在指定地点，按规定及时清理或处理。
9.2.6施工及生活废水必须经过必要的处理后排入指定的排水系统。不得超排放污染河流的水源。
9.3节能措施
9.3.1聚脲防水层涂料质量好，性能优，施工方便快捷并受施工气候环境影响小，能有效节约能源。
9.3.2由于聚脲涂层固化快，每个工作日单台设备可喷涂600-900平方米，提高了施工效率。
9.3.3和其它防水方法相比较优势明显，而且由于喷涂聚脲防水层使用年限符合与无砟结构相同寿命（使用年限60年）的要求，由于其高寿命的特点避免了多次重复喷涂、修补，符合节能要求。
10、效益分析
10.1 经济效益
采用抛丸机进行抛丸处理、机械喷涂（纯）聚脲材料等方案较好解决了高速铁路桥梁防水系统的质量问题，此方法施工简便，工程造价低。避免采用人工打磨基面、刷涂防水材料等劳动强度大，施工费用高的方法。工程节约资金约40万元，取得了良好的经济效益。
10.2 社会效益
随着经济发展，高速铁路建设突飞猛进，这就要求混凝土桥面防水体系的使用寿命必须满足不低于60年的要求。喷涂聚脲防水涂料具有强度高、伸长率高、耐磨、抗冲击、附着力好、施工速度快等优点，当前是京沪高铁等高速铁路、客运专线的最佳防水方案，本技术为此做了有益的探讨和总结，在同类工程中有很好的推广意义。
10.3 环保效益
本施工技术施工过程中噪声小，环保无污染，采用聚脲喷涂技术有效地减小了防水层施工对环境的影响。
10.4 节能效益
本工法内容符合国家关于建筑节能工程的有关要求，有利于推进能源与建筑结合配套技术研发、集成和规模化应用。
11、应用实例
京沪高速铁路天津特大桥工程位于天津市境内，现已组织进行了聚脲防水层施工，施工于 10月开始，该段抛丸施工充分暴露混凝土基面的缺陷，表面粗糙均匀，达到纹理要求；底涂施工均匀粘稠、无凝胶结块、无漏涂；喷涂（纯）聚脲防水层无针孔，厚度均匀，强度、拉伸度等指标符合规范要求；脂肪族聚氨酯面层施工质地均匀，色泽一致，无漏涂，无气泡、开裂和剥落现象，为后续工程的施工提供了有力的保障。整体施工质量优于控制标准。